›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (4): 1174-1181.doi: 10.16285/j.rsm.2015.04.035

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

煤层定点水力压裂防冲的机制研究

冯 宇1，姜福兴1，翟明华2，王 博1，郭信山2，成 功1   

  1. 1. 北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083；2. 山东能源集团有限公司，山东济南 250014
  • 收稿日期:2014-09-12 出版日期:2015-04-11 发布日期:2018-06-13
  • 作者简介:冯宇，男，1990年生，硕士研究生，主要从事矿山压力与岩层控制方面的研究工作
  • 基金资助:

    国家重点基础研究发展计划(973)(No. 2010CB226803)；国家自然科学基金资助项目(No. 51274022，No. 51174016)。

Mechanism of the fixed-point hydraulic fracturing method for preventing rockburst in coalseam

FENG Yu1，JIANG Fu-xing1，ZHAI Ming-hua2，WANG Bo1，GUO Xin-shan2，CHENG Gong1   

  1. 1. School of Civil and Environmental Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 2. Shandong Energy Group Co., Ltd., Jinan, Shandong 250014, China
  • Received:2014-09-12 Online:2015-04-11 Published:2018-06-13

PDF (Chinese)

1607

摘要： 为实现在掘进或回采前对冲击危险煤层的一次性卸压，达到区域防冲的目的，提出了煤层定点水力压裂技术。为了从理论上说明煤层定点水力压裂技术防治冲击地压的可行性和有效性，首先，通过建立煤层压裂力学模型，从定性和定量两方面分析煤层定点水力压裂防冲的机制，认为煤层压裂通过增阻和降能2方面实现冲击地压的防治；提出了基于压裂效能指数In的压裂防冲效果评价方法以及关键冲击块临界体积的估算公式，为煤层压裂施工参数的选择提供参考；最后，在华丰煤矿1412工作面成功应用该项技术，从现场观测、管路压力、微震事件和应力变化4方面验证了煤层定点水力压裂技术防治冲击地压的效果。

关键词: 冲击危险性, 区域防冲, 水力压裂, 冲击地压, 水力压裂效能指数, 关键冲击块

Abstract: To release once for all the pressure in the coal seam with high rockburst risk before driving or mining, and to achieve the goal of regional rockburst prevention, the fixed-point hydraulic fracturing technique for coal seam is developed. To explore theoreticallythe feasibility and effectiveness of the fixed-point hydraulic fracturing method for coal seam rockburst prevention, a mechanical model is first developed for the coal seam, and then used to analyze, both qualitatively and quantitatively, the mechanism of the fixed-point hydraulic fracturingfor rockburst prevention. It is shown that hydraulic fracturing can prevent rockburst by increasing the resistance and releasing the energy of the coal seam.By introducing the efficiency index In, a procedure is proposed for evaluating the efficiency of the proposed rockburst prevention method, and a formulation is developed for calculating the critical volume of the bursting rockmass, providing a reference for the selection of hydraulic fracturing parameters. Finally, the proposed hydraulic fracturing method is applied to No.1412 working face of Huafeng Coal Mine, and its feasibility and effectiveness of rockburst prevention is illustrated with field observation, pipeline pressure, microseismic events and stress variation.

Key words: rockburst risk, regional rockburst prevention, hydraulic fracturing, rockburst, hydraulic fracturing efficiency index, key bumping mass

中图分类号: 

  • TD 3
[1] 武晋文, 冯子军, 梁栋, 鲍先凯, . 单轴应力下带钻孔花岗岩注入高温蒸汽 破坏特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2637-2644.
[2] 张钰彬, 黄丹. 页岩水力压裂过程的态型近场动力学模拟研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2873-2881.
[3] 王 岗, 潘一山, 肖晓春, . 单轴加载煤体破坏特征与电荷规律研究及应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1823-1831.
[4] 张 帆, 马 耕, 冯 丹, . 大尺寸真三轴煤岩水力压裂模拟试验 与裂缝扩展分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1890-1897.
[5] 徐辰宇, 白 冰, 刘明泽, . 注CO2条件下花岗岩破裂特征的试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1474-1482.
[6] 李 栋, 卢义玉, 荣 耀, 周东平, 郭臣业, 张尚斌, 张承客, . 基于定向水力压裂增透的大断面瓦斯 隧道快速揭煤技术[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 363-369.
[7] 朱斯陶, 姜福兴, 朱海洲, 张俊杰, 连鸿全, 韩国庆, . 高应力区掘进工作面冲击地压事故发生机制研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 337-343.
[8] 梁天成，刘云志，付海峰，严玉忠，修乃岭，王 臻. 多级循环泵注水力压裂模拟实验研究[J]. , 2018, 39(S1): 355-361.
[9] 程 万, 蒋国盛, 周治东, 魏子俊, 张 宇, 王炳红, 赵 林, . 水平井中多条裂缝同步扩展时裂缝竞争机制[J]. 岩土力学, 2018, 39(12): 4448-4456.
[10] 姜婷婷，张建华，黄 刚, . 煤岩水力压裂裂缝扩展形态试验研究[J]. , 2018, 39(10): 3677-3684.
[11] 潘俊锋，夏永学，冯美华，秦子晗. 影响冲击地压危险性评价结果的II类开采技术因素研究[J]. , 2017, 38(S1): 367-373.
[12] 严成增. 模拟水压致裂的另一种二维FDEM-flow方法[J]. , 2017, 38(6): 1789-1796.
[13] 陈江湛，曹 函，孙平贺，吴晶晶, . 三轴加载下煤岩脉冲水力压裂扩缝机制研究[J]. , 2017, 38(4): 1023-1031.
[14] 肖晓春，丁 鑫，赵 鑫，潘一山，王爱文，王 磊，. 加载速率影响的煤体破裂过程声-电荷试验研究[J]. , 2017, 38(12): 3419-3426.
[15] 马 耕，张 帆，刘 晓，冯 丹，张鹏伟，. 地应力对破裂压力和水力裂缝影响的试验研究[J]. , 2016, 37(S2): 216-222.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
[1] 黄建华，宋二祥. 大型锚碇基础围护工程冻结帷幕力学性态研究[J]. , 2009, 30(11): 3372 -3378 .
[2] 王观石，李长洪，陈保君，李世海. 应力波在非线性结构面介质中的传播规律[J]. , 2009, 30(12): 3747 -3752 .
[3] 王朝阳，许 强，倪万魁. 原状黄土CT试验中应力-应变关系的研究[J]. , 2010, 31(2): 387 -391 .
[4] 邓 琴，郭明伟，李春光，葛修润. 基于边界元法的边坡矢量和稳定分析[J]. , 2010, 31(6): 1971 -1976 .
[5] 万少石，年廷凯，蒋景彩，栾茂田. 边坡稳定强度折减有限元分析中的若干问题讨论[J]. , 2010, 31(7): 2283 -2288 .
[6] 闫 铁，李 玮，毕雪亮. 基于分形方法的多孔介质有效应力模型研究[J]. , 2010, 31(8): 2625 -2629 .
[7] 刘 嘉，王 栋. 正常固结黏土中平板锚基础的吸力和抗拉力[J]. , 2009, 30(3): 735 -740 .
[8] 赵尚毅，郑颖人，李安洪，邱文平，唐晓松，徐 俊. 多排埋入式抗滑桩在武隆县政府滑坡中的应用[J]. , 2009, 30(S1): 160 -164 .
[9] 刘振平，贺怀建，朱发华. 基于钻孔数据的三维可视化快速建模技术的研究[J]. , 2009, 30(S1): 260 -266 .
[10] 魏厚振，颜荣涛，韦昌富，吴二林，陈 盼，田慧会. 含天然气水合物沉积物相平衡问题研究综述[J]. , 2011, 32(8): 2287 -2294 .
版权所有 © 《岩土力学》编辑部
地址：湖北武汉武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所(430071)　邮编：200042　电话：027-87198484, 87199252, 87199253, 87198752　E-mail: ytlx@whrsm.ac.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发